CN114846964A - 一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的装置及方法，包括尾矿坑和设置在尾矿坑周边的复垦装置，所述复垦装置包括：搅拌部，所述搅拌部用于将壤土、尾水和草籽进行搅拌且设置在所述尾矿坑的一侧；第一覆土部，所述第一覆土部包括放泥管，所述放泥管设置为环形结构，所述放泥管设置在尾矿坑顶部坑口四周，所述放泥管上设置有排泥机构，所述排泥机构与所述放泥管连通，所述放泥管与所述搅拌部连通设置；第二覆土部，所述第二覆土部包括平台机构，所述平台机构的一端与所述尾矿坑边缘固接，所述平台机构的另一端位于所述尾矿坑中心位置，所述平台机构顶部设置有排放机构，所述排放机构与所述放泥管连通。

Description

一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的装置及方法

技术领域

本发明涉及尾矿库闭库复垦工程技术领域，特别是涉及一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的装置及方法。

背景技术

尾矿库是矿山的三大控制性工程之一，是矿山企业的重要生产设施，主要用于贮存金属、非金属矿山经过矿石选别后排出的尾矿或其他工业废渣的场所，是维持矿山正常生产的必要设施。已运行到设计最终标高或不再进行排尾作业的尾矿库都应进行闭库处理，闭库的内容包括尾矿库滩面的整治。滩面整治是为了防止闭库后的尾矿库滩面风化，产生扬尘造成空气污染，主要工程是在尾矿库滩面进行覆土，并且种植植被。

尾矿库类型主要包括山谷型尾矿库、傍山型尾矿库、平地型尾矿库和截河型尾矿库，通常情况下，这些尾矿库在实施闭库滩面治理过程中会首先将库内积水排出，待滩面具有一定的承载能力后，使用车辆将壤土运至库内进行滩面覆土绿化。近年来，为实现对露天矿山封场后的综合治理，考虑到露天矿坑具有较大库容优势，并且不需要人工筑坝，低成本、便捷，同时解决了土地资源的利用问题，因此利用露天矿坑作为尾矿的排放场所。

露天矿坑作为尾矿排放场所，其巨大凹陷空间的结构特点决定了坑式尾矿库区别于一般尾矿库，主要表现在坑式尾矿库没有干滩，尾水完全淹没尾矿，因此，在坑式尾矿库停止排放尾矿后，若采用常规尾矿库闭库复垦方法(即将上覆水完全抽出，然后待滩面固结具有承载力后用车辆运送壤土进行覆土绿化的方法)进行坑式尾矿库闭库复垦，会面临如下问题：

(1)闭库周期长：车辆运输覆土需滩面有一定的承载力，坑式尾矿库滩面常年被水淹没，若要达到滩面承载力满足车辆行走要求需进行排水固结，将库内水全部抽出，抽出后使滩面裸露自然风晒，该过程需要很长的年限。

(2)施工成本高：大型尾矿坑占地面积巨大，采用传统车辆覆土方法完成坑内全部滩面覆土工作所需人力、车辆、铲运机等设备较多，成本较高。

(3)环境污染严重：传统尾矿库闭库方法采用车辆运送壤土，因工程量大，运输车辆完成闭库工作产生大量尾气对大气造成严重污染。

(4)处置方法的安全性较差：露天矿坑坑内尾砂排水固结周期长，固结效果不能完全保证，车辆运输频繁在坑内滩面来回碾压易造成局部滩面液化，容易发生车辆伤害、设备倾覆等问题。

(5)施工组织管理困难：坑式尾矿库采用车辆覆土闭库复垦所需人员、工程车辆较多，现场施工组织管理比较困难。

因此，亟需一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的装置及方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的装置及方法，以解决现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的装置，包括尾矿坑和设置在尾矿坑周边的复垦装置，所述复垦装置包括：

搅拌部，所述搅拌部用于将壤土、尾水和草籽进行搅拌且设置在所述尾矿坑的一侧；

第一覆土部，所述第一覆土部包括放泥管，所述放泥管设置为环形结构，所述放泥管设置在尾矿坑顶部坑口四周，所述放泥管上设置有排泥机构，所述排泥机构与所述放泥管连通，所述放泥管与所述搅拌部连通设置；

第二覆土部，所述第二覆土部包括平台机构，所述平台机构的一端与所述尾矿坑边缘固接，所述平台机构的另一端位于所述尾矿坑中心位置，所述平台机构顶部设置有排放机构，所述排放机构与所述放泥管连通。

优选的，所述搅拌部包括搅拌池和泥浆池，所述搅拌池和所述泥浆池开设在所述尾矿坑一侧，所述搅拌池与所述泥浆池通过管道连通，所述泥浆池内设置有泥浆泵，所述泥浆泵的输入端与所述泥浆池内腔连通，所述泥浆泵的输出端通过管道与所述放泥管连通；所述搅拌池内顶部架设有搅拌器。

优选的，所述排泥机构包括若干排泥管，若干所述排泥管的一端等间距与所述放泥管内壁连通，若干所述排泥管的另一端位于所述尾矿坑内腔边缘上方。

优选的，所述平台机构包括工作平台，所述工作平台的底部设置有漂浮组件，所述工作平台顶面边缘固接有围栏，所述排放机构设置在所述工作平台的顶部，所述工作平台两侧分别固接有固定组件。

优选的，所述漂浮组件包括若干浮筒，若干所述浮筒等间距固接在所述工作平台的底面。

优选的，所述排放组件包括排放管，所述排放管的一端与所述放泥管连通，所述排放管的另一端位于所述工作平台的端部且位于所述尾矿坑中心位置，所述排放管管壁与所述工作平台顶面固接。

优选的，所述固定组件包括若干锚固墩，所述锚固墩设置在所述尾矿坑顶部坡面，所述锚固墩与所述工作平台的一端侧面通过钢丝绳连接，所述工作平台另一侧等间距固接有若干沉锚锚链的一端，所述沉锚锚链的另一端固接有沉锚锚钩。

一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的方法，包括如下步骤：

步骤一，在尾矿坑周边建立复垦装置；

步骤二，向搅拌池内持续加入壤土、尾水和草籽，通过架设的搅拌器进行充分搅拌形成复垦浆液，搅拌好的复垦浆液通过底部的管道通入到泥浆池内；

步骤三，通入到泥浆池内复垦浆液通过泥浆泵通入到放泥管内，再通过排泥管和排放管分别从尾矿坑边缘和中心进行覆土；

步骤四，覆土层完成后，拆除复垦装置，并将尾矿坑顶部积水进行排放。

优选的，所述放泥管、排泥管和排放管均设置为PVC管，所述放泥管和所述排放管的外径为300～500mm且壁厚10.0～30.0mm；所述排泥管的外径为150～ 200mm，壁厚10.0～30.0mm。

优选的，相邻所述排泥管之间间距为10～20m。

本发明公开了以下技术效果：本发明针对现有传统尾矿库闭库复垦技术存在的挤土效应强、闭库周期长、环境污染严重、作业安全风险高、施工成本高及施工组织管理困难等难题，而提供一种大型坑式尾矿库闭库复垦的新方法，应用于大型坑式尾矿库闭库复垦，在确保大型坑式尾矿库闭库过程和最终复垦后满足安全和环保要求的同时，实现低成本、便捷、高效的覆土，根据坑式尾矿库周边地理环境，交通运输、线路架设及与尾矿坑的距离，选择合适位置建立搅拌部，将壤土、尾水和草籽进行混合，混合后的泥浆通过连接管道注入放泥管进行覆土，同时设置第一覆土部和第二覆土部，同时对尾矿坑的中部和四周进行同时覆土，可确保尾砂滩面全覆盖。本发明通过尾矿坑四周+尾矿坑中央输送泥浆进行覆土，有效避免了车辆覆土过程产生的挤土效应，覆土效果更好。本发明前期无需对坑内积水进行抽排，覆土完成后通过尾矿坑原有排水系统将坑内水排干，避免了工程前期排水+滩面固结工序，极大缩短了闭库复垦工程周期。本发明采用泥浆自流方式对尾矿坑水下滩面进行覆土，减少了大量人力及车辆的投入，成本低，且项目工程组织管理简单。本发明省去了运输车辆在坑内覆土的过程，有效避免坑内车辆伤害、设备倾覆等事故发生。本发明全过程在湿式环境下进行，有效避免了扬尘的产生，保护环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A-A的剖面图；

图3为本发明中平台机构的结构示意图；

图4为本发明中坑内覆土后断面示意图；

其中，1、尾矿坑；2、搅拌池；3、泥浆池；4、放泥管；5、泥浆泵；6、排泥管；7、工作平台；8、围栏；9、浮筒；10、排放管；11、锚固墩；12、钢丝绳；13、沉锚锚链；14、沉锚锚钩；15、覆土层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-4，本发明提供一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的装置，包括尾矿坑1和设置在尾矿坑1周边的复垦装置，复垦装置包括：

搅拌部，搅拌部用于将壤土、尾水和草籽进行搅拌且设置在尾矿坑1的一侧；

第一覆土部，第一覆土部包括放泥管4，放泥管4设置为环形结构，放泥管 4设置在尾矿坑1顶部坑口四周，放泥管4上设置有排泥机构，排泥机构与放泥管4连通，放泥管4与搅拌部连通设置；

第二覆土部，第二覆土部包括平台机构，平台机构的一端与尾矿坑1边缘固接，平台机构的另一端位于尾矿坑1中心位置，平台机构顶部设置有排放机构，排放机构与放泥管4连通。

本发明针对现有传统尾矿库闭库复垦技术存在的挤土效应强、闭库周期长、环境污染严重、作业安全风险高、施工成本高及施工组织管理困难等难题，而提供一种大型坑式尾矿库闭库复垦的新方法，应用于大型坑式尾矿库闭库复垦，在确保大型坑式尾矿库闭库过程和最终复垦后满足安全和环保要求的同时，实现低成本、便捷、高效的覆土，根据坑式尾矿库周边地理环境，交通运输、线路架设及与尾矿坑1的距离，选择合适位置建立搅拌部，将壤土、尾水和草籽进行混合，混合后的泥浆通过连接管道注入放泥管4进行覆土，同时设置第一覆土部和第二覆土部，同时对尾矿坑1的中部和四周进行同时覆土，可确保尾砂滩面全覆盖。本发明通过尾矿坑1四周+尾矿坑1中央输送泥浆进行覆土，有效避免了车辆覆土过程产生的挤土效应，覆土效果更好。本发明前期无需对坑内积水进行抽排，覆土完成后通过尾矿坑1原有排水系统将坑内水排干，避免了工程前期排水+滩面固结工序，极大缩短了闭库复垦工程周期。本发明采用泥浆自流方式对尾矿坑 1水下滩面进行覆土，减少了大量人力及车辆的投入，成本低，且项目工程组织管理简单。本发明省去了运输车辆在坑内覆土的过程，有效避免坑内车辆伤害、设备倾覆等事故发生。本发明全过程在湿式环境下进行，有效避免了扬尘的产生，保护环境。

进一步优化方案，搅拌部包括搅拌池2和泥浆池3，搅拌池2和泥浆池3开设在尾矿坑1一侧，搅拌池2与泥浆池3通过管道连通，泥浆池3内设置有泥浆泵5，泥浆泵5的输入端与泥浆池3内腔连通，泥浆泵5的输出端通过管道与放泥管4连通；搅拌池2内顶部架设有搅拌器。

本发明采用泥浆泵5泵送，放泥管4输送覆土，闭库复垦全过程更加绿色、低碳，该过程更加环保。通过在搅拌池2顶部架设横梁，在横梁顶部设置搅拌器对搅拌池2内的浆液进行搅拌为工程领域的常规技术，说明书附图中并未表示，因此不过多进行赘述。根据坑式尾矿库周边地理环境、交通运输、线路架设及距离尾矿坑1远近，选择合适位置修建搅拌池2和泥浆池3。

进一步优化方案，排泥机构包括若干排泥管6，若干排泥管6的一端等间距与放泥管4内壁连通，若干排泥管6的另一端位于尾矿坑1内腔边缘上方。

设置的排泥管6可以从尾矿坑1四周进行覆土，使覆土更加全面。

进一步优化方案，平台机构包括工作平台7，工作平台7的底部设置有漂浮组件，工作平台7顶面边缘固接有围栏8，排放机构设置在工作平台7的顶部，工作平台7两侧分别固接有固定组件。

进一步优化方案，漂浮组件包括若干浮筒9，若干浮筒9等间距固接在工作平台7的底面。

工作平台7和浮筒9可采用高分子量高密度合成材料HMWHDPE(高分子聚乙烯)生产的新型环保材料制作，在工作平台7临水侧设置围栏8，防止人员意外落水。

进一步优化方案，排放组件包括排放管10，排放管10的一端与放泥管4连通，排放管10的另一端位于工作平台7的端部且位于尾矿坑1中心位置，排放管10管壁与工作平台7顶面固接。

进一步优化方案，固定组件包括若干锚固墩11，锚固墩11设置在尾矿坑1 顶部坡面，锚固墩11与工作平台7的一端侧面通过钢丝绳12连接，工作平台7 另一侧等间距固接有若干沉锚锚链13的一端，沉锚锚链13的另一端固接有沉锚锚钩14。

工作平台7宽度2-3m，能够满足排放管10的安装及检查人员通行要求；工作平台7在边坡处采用混凝土锚固墩11和钢丝绳12固定，钢丝绳12一端连接工作平台7，一端连接岸坡上的锚固墩11，并在平台两侧设置沉锚锚链13和沉锚锚钩14避免其左右移动。

复垦浆液中壤土占壤土、尾水综合比例的10％-15％。

一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的方法，包括如下步骤：

步骤一，在尾矿坑1周边建立复垦装置；

步骤二，向搅拌池2内持续加入壤土、尾水和草籽，通过架设的搅拌器进行充分搅拌形成复垦浆液，搅拌好的复垦浆液通过底部的管道通入到泥浆池3内；

步骤三，通入到泥浆池3内复垦浆液通过泥浆泵5通入到放泥管4内，再通过排泥管6和排放管10分别从尾矿坑1边缘和中心进行覆土；

步骤四，覆土层15完成后，拆除复垦装置，并将尾矿坑1顶部积水进行排放。

保持壤土与草籽混合泥浆液持续供应，打开泥浆泵5，开始覆土，水下覆土厚度达到30.0～50.0cm结束；覆土完成后，拆除覆土设备，通过坑式尾矿库排水系统排空库内积水，待覆土后的滩面固结长草后，完成尾矿库闭库复垦。

进一步优化方案，放泥管4、排泥管6和排放管10均设置为PVC管，放泥管4和排放管10的外径为300～500mm且壁厚10.0～30.0mm；排泥管6的外径为150～200mm，壁厚10.0～30.0mm。

进一步优化方案，相邻排泥管6之间间距为10～20m。

本发明已在长江沿线尾矿库综合治理中用于某大型坑式尾矿库的闭库复垦，企业应用本发明进行闭库复垦，闭库时间大幅缩短，覆土效果良好，闭库复垦全过程施工合理有序，坑内覆土全过程不存在扬尘及尾气污染，做到闭库复垦的同时更加低碳环保；同时作业的安全性得到保障，未发生车辆伤害、设备倾覆等事故，本发明帮助企业实现了安全、高效、低成本、环保的闭库复垦，取得了良好的技术效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的装置，包括尾矿坑(1)和设置在尾矿坑(1)周边的复垦装置，其特征在于，所述复垦装置包括：

搅拌部，所述搅拌部用于将壤土、尾水和草籽进行搅拌且设置在所述尾矿坑(1)的一侧；

第一覆土部，所述第一覆土部包括放泥管(4)，所述放泥管(4)设置为环形结构，所述放泥管(4)设置在尾矿坑(1)顶部坑口四周，所述放泥管(4)上设置有排泥机构，所述排泥机构与所述放泥管(4)连通，所述放泥管(4)与所述搅拌部连通设置；

第二覆土部，所述第二覆土部包括平台机构，所述平台机构的一端与所述尾矿坑(1)边缘固接，所述平台机构的另一端位于所述尾矿坑(1)中心位置，所述平台机构顶部设置有排放机构，所述排放机构与所述放泥管(4)连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的装置，其特征在于：所述搅拌部包括搅拌池(2)和泥浆池(3)，所述搅拌池(2)和所述泥浆池(3)开设在所述尾矿坑(1)一侧，所述搅拌池(2)与所述泥浆池(3)通过管道连通，所述泥浆池(3)内设置有泥浆泵(5)，所述泥浆泵(5)的输入端与所述泥浆池(3)内腔连通，所述泥浆泵(5)的输出端通过管道与所述放泥管(4)连通；所述搅拌池(2)内顶部架设有搅拌器。

3.根据权利要求2所述的一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的装置，其特征在于：所述排泥机构包括若干排泥管(6)，若干所述排泥管(6)的一端等间距与所述放泥管(4)内壁连通，若干所述排泥管(6)的另一端位于所述尾矿坑(1)内腔边缘上方。

4.根据权利要求3所述的一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的装置，其特征在于：所述平台机构包括工作平台(7)，所述工作平台(7)的底部设置有漂浮组件，所述工作平台(7)顶面边缘固接有围栏(8)，所述排放机构设置在所述工作平台(7)的顶部，所述工作平台(7)两侧分别固接有固定组件。

5.根据权利要求4所述的一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的装置，其特征在于：所述漂浮组件包括若干浮筒(9)，若干所述浮筒(9)等间距固接在所述工作平台(7)的底面。

6.根据权利要求5所述的一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的装置，其特征在于：所述排放组件包括排放管(10)，所述排放管(10)的一端与所述放泥管(4)连通，所述排放管(10)的另一端位于所述工作平台(7)的端部且位于所述尾矿坑(1)中心位置，所述排放管(10)管壁与所述工作平台(7)顶面固接。

7.根据权利要求6所述的一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的装置，其特征在于：所述固定组件包括若干锚固墩(11)，所述锚固墩(11)设置在所述尾矿坑(1)顶部坡面，所述锚固墩(11)与所述工作平台(7)的一端侧面通过钢丝绳(12)连接，所述工作平台(7)另一侧等间距固接有若干沉锚锚链(13)的一端，所述沉锚锚链(13)的另一端固接有沉锚锚钩(14)。

8.一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的方法，根据权利要求7所述的一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的装置，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，在尾矿坑(1)周边建立复垦装置；

步骤二，向搅拌池(2)内持续加入壤土、尾水和草籽，通过架设的搅拌器进行充分搅拌形成复垦浆液，搅拌好的复垦浆液通过底部的管道通入到泥浆池(3)内；

步骤三，通入到泥浆池(3)内复垦浆液通过泥浆泵(5)通入到放泥管(4)内，再通过排泥管(6)和排放管(10)分别从尾矿坑(1)边缘和中心进行覆土；

步骤四，覆土层(15)完成后，拆除复垦装置，并将尾矿坑(1)顶部积水进行排放。

9.根据权利要求8所述的一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的方法，其特征在于：所述放泥管(4)、排泥管(6)和排放管(10)均设置为PVC管，所述放泥管(4)和所述排放管(10)的外径为300～500mm且壁厚10.0～30.0mm；所述排泥管(6)的外径为150～200mm，壁厚10.0～30.0mm。

10.根据权利要求9所述的一种用于大型坑式尾矿库闭库复垦的方法，其特征在于：相邻所述排泥管(6)之间间距为10～20m。

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